專利名稱：一種防止火電機組功率調(diào)節(jié)振蕩的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于火電廠熱工自動控制領(lǐng)域，是一種針對目前火電機組普遍存在功率控制振蕩風險，通過此控制方法的應用，可極大的減少火電機組功率控制振蕩引發(fā)的電力系統(tǒng)低頻振蕩，提高機組與電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行水平。
背景技術(shù)：
近年來國內(nèi)火電機組的功率低頻振蕩時有發(fā)生，給電網(wǎng)的穩(wěn)定運行帶來了極大威脅，機組的穩(wěn)定運行直接關(guān)系到電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行水平。機組的功率振蕩會引發(fā)電網(wǎng)的振蕩，嚴重威脅電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。雖目前如有的電網(wǎng)已經(jīng)實施了機組低頻振蕩的監(jiān)測與解列的保護控制，但針對機組源頭的功率振蕩預防與振蕩解除的研究還少。 勵磁系統(tǒng)有可能削弱機組的阻尼轉(zhuǎn)矩，甚至導致阻尼轉(zhuǎn)矩為負，因此負阻尼機理廣泛應用于低頻振蕩分析和抑制方法研究，通過在勵磁側(cè)配有電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(PSS)的投入，對電網(wǎng)的低阻尼引起的振蕩起到了很好的抑制效果，但對于發(fā)電機組復雜的控制對象與控制系統(tǒng)引起的功率低頻振蕩還在不停發(fā)生。從火電機組被控對象與控制方案著手深入研究，從共振、非線性等特性來分析，并研究可完善解決機組功率振蕩引起的電網(wǎng)低頻振蕩的方法。針對機組功率被控對象受機組主蒸汽壓力、溫度等主參數(shù)的非線性影響較大，提出了機組功率PID的參數(shù)自適應控制方法，達到機組在運行主參數(shù)變化較大時不影響功率控制的調(diào)節(jié)品質(zhì)；針對機組功率PID閉環(huán)易受機組與電網(wǎng)諧振頻帶的影響，通過在機組功率閉環(huán)控制回路中增加被控量功率測量的阻尼濾波，避開了共振引發(fā)的機組功率振蕩；在機組功率發(fā)生振蕩時，通過提出的功率振蕩判斷方法，可及時解除機組閉環(huán)控制，有效阻止機組的功率控制振蕩。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是基于火電機組運行工況復雜、機組功率被控對象受運行工況影響較大，易發(fā)生機組功率控制的振蕩，提出了基于機組功率被控制對象特性的控制自適應方法，極大減少功率控制回路的振蕩。并提供一種機組功率振蕩的判斷方法，可在機組發(fā)生功率振蕩時及時解除功率閉環(huán)控制，以平息機組功率振蕩。本發(fā)明目的是這樣實現(xiàn)的(一 )通過在火電機組功率控制回路中增加機組主蒸汽壓力、主蒸汽溫度等對機組功率影響較大的參數(shù)自適應控制環(huán)節(jié)，達到機組在運行主參數(shù)變化較大時不影響功率控制的調(diào)節(jié)品質(zhì)；通過計算機組功率調(diào)節(jié)的自適應因子，來自動校正機組功率PID的動態(tài)調(diào)節(jié)參數(shù)，自適應因子為R=PtXf[h(PT，Ts)] (I)Pt-機組主蒸汽壓力；Ts—機組主蒸汽溫度；
f [h(PT，Ts)]—機組主蒸汽焓形成的函數(shù)；機組功率控制采用單回路PID調(diào)節(jié)方式，計算的機組功率自適應因子R用于P、I、D變參數(shù)調(diào)節(jié)，或變PID輸入偏差增益等方式，實現(xiàn)機組功率的自適應控制Kp=kl/R(3)Tj=k2 R(4)Td = k3/R(5)其中，KpU—分別為并聯(lián)型PID調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)、積分時間、微分時間；
kl k3—整定的控制參數(shù)；R—機組功率PID調(diào)節(jié)的自適應因子；對于無PID變參數(shù)的控制系統(tǒng)，采用在PID外的偏差輸入端乘以R0/R實現(xiàn)功率控制的自適應，RO為機組額定工況下計算的自適應因子；(二)通過在機組功率調(diào)節(jié)的機組功率信號測量環(huán)節(jié)中增加濾波環(huán)節(jié)，增加機組閉環(huán)調(diào)節(jié)回路的阻尼，避開與電網(wǎng)有功與頻率控制的共振帶，使機組功率控制更穩(wěn)定；在機組功率控制的測量環(huán)節(jié)加入濾波Lpv=Filter (L)(6)L一機組功率；Lpv—濾波后的機組功率；(三)通過提出的一種發(fā)電機組的功率振蕩判斷方法，在機組投入閉環(huán)控制時若發(fā)生功率振蕩，可在控制系統(tǒng)中發(fā)出報警并輸出解除機組功率閉環(huán)控制信號，保證機組發(fā)生功率閉環(huán)控制的振蕩后能快速消除振蕩；采用周期性檢測設定時間內(nèi)機組功率的最大、最小值之差，及此設定時間內(nèi)機組功率控制設定值的最大、最小值之差DLi-LiMAX~LiMIN(7)DLSi-LiSMAX-LiSMIN(8)DLi-設定時間段i內(nèi)機組功率的最大、最小值之差；LiMAX-設定時間段i內(nèi)機組功率的最大值；Luiin—設定時間段i內(nèi)機組功率的最小值；D&—設定時間段i內(nèi)機組功率設定值的最大、最小值之差；LiSMAX一設定時間段i內(nèi)機組功率設定值的最大值；LiSMIN一設定時間段i內(nèi)機組功率設定值的最小值；連續(xù)兩次以上的設定時間內(nèi)機組功率最大偏差Du、機組功率設定值最大偏差D&兩者的差值Dm均超過設定的報警值進行報警，超過設定的保護動作值，輸出保護動作信號，切除相應的機組功率控制回路DM=DLi-DLSi(9)。本發(fā)明的顯著優(yōu)點是，通過本控制方法的實施，可極大的減少火電機組功率振蕩引發(fā)的電力系統(tǒng)低頻振蕩，提高了機組與電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性水平?；诨痣姍C組生產(chǎn)流程眾多、運行工況復雜，機組的功率控制不時又發(fā)生了振蕩。機組的功率振蕩是目前引發(fā)電網(wǎng)低頻振蕩的主要原因之一，電網(wǎng)低頻振蕩是電力系統(tǒng)的一種復雜動態(tài)行為，低頻振蕩一旦發(fā)生，將會對發(fā)供電設備造成很大的威脅，并有可能誘發(fā)連鎖反應事故，造成大面積停電、系統(tǒng)瓦解等災難性后果。


圖I為本發(fā)明的防止火電機組功率調(diào)節(jié)振蕩的控制框圖。
具體實施例方式防止火電機組功率調(diào)節(jié)振蕩的控制方法，實施的平臺為燃煤機組的主控制系統(tǒng)，包括CCS與DHl系統(tǒng)，實施方式包括下列步驟一、針對主控系統(tǒng)進行的控制功能組態(tài)(一 )通過在火電機組功率控制回路中增加機組主蒸汽壓力、主蒸汽溫度等對機組功率影響較大的參數(shù)自適應控制環(huán)節(jié)，達到機組在運行主參數(shù)變化較大時不影響功率控 制的調(diào)節(jié)品質(zhì)；通過計算機組功率調(diào)節(jié)的自適應因子，來自動校正機組功率PID的動態(tài)調(diào)節(jié)參數(shù)，自適應因子為R=PtXf[h(PT，Ts)](I)Pt-機組主蒸汽壓力；Ts-機組主蒸汽溫度；f[h(PT，Ts)]-機組主蒸汽焓形成的函數(shù)；機組功率控制采用單回路PID調(diào)節(jié)方式，計算的機組功率自適應因子用于P、I、D變參數(shù)調(diào)節(jié)，或變PID輸入偏差增益等方式，實現(xiàn)機組功率的自適應控制Kp=kl/R(3)Tj=k2 R(4)TD=k3/R(5)其中，KP、T1, Td—分別為并聯(lián)型PID調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)、積分時間、微分時間；kl k3—整定的控制參數(shù)；R—機組功率PID調(diào)節(jié)的自適應因子；對于無PID變參數(shù)的控制系統(tǒng)，采用在PID外的偏差輸入端乘以R0/R實現(xiàn)機組運行工況的自適應校正，RO為機組額定工況下計算的自適應因子。(二)通過在機組功率調(diào)節(jié)的機組功率信號測量環(huán)節(jié)中增加濾波環(huán)節(jié)，增加機組閉環(huán)調(diào)節(jié)回路的阻尼，避開與電網(wǎng)有功與頻率控制的共振帶，使機組功率控制更穩(wěn)定；在機組功率控制的測量環(huán)節(jié)加入濾波Lpv=Filter (L)(6)L一機組功率；Lpv—濾波后的機組功率。(三)通過提出的一種發(fā)電機組的功率振蕩判斷方法，在機組投入閉環(huán)控制時若發(fā)生功率振蕩，可在控制系統(tǒng)中發(fā)出報警并輸出解除機組功率閉環(huán)控制信號，保證機組發(fā)生功率閉環(huán)控制的振蕩后能快速消除振蕩；采用周期性檢測設定時間內(nèi)機組功率的最大、最小值之差，及此設定時間內(nèi)機組功率控制設定值的最大、最小值之差
DLi-LiMAX~LiMIN(7)DLSi-LiSMAX-LiSMIN(8)DLi-設定時間段i內(nèi)機組功率的最大、最小值之差；LiMAX-設定時間段i內(nèi)機組功率的最大值；LiMIN-設定時間段i內(nèi)機組功率的最小值；Dls設定時間段i內(nèi)機組功率設定值的最大、最小值之差；LiSMAX-設定時間段i內(nèi)機組功率設定值的最大值；Lisra-設定時間段i內(nèi)機組功率設定值的最小值； 連續(xù)兩次以上的設定時間內(nèi)機組功率最大偏差Du、機組功率設定值最大偏差D&兩者的差值Dm均超過設定的報警值進行報警，超過設定的保護動作值，輸出保護動作信號，切除相應的機組功率控制回路DM=DLi-DLSi(9)。二、在機組運行時進行控制功能的調(diào)試與投用；三、進行機組各種容易發(fā)生功率振蕩的工況的擾動試驗；四、進行控制方案實施后的試運與優(yōu)化調(diào)整，并正式投運。
權(quán)利要求
1.一種防止火電機組功率調(diào)節(jié)振蕩的控制方法，其特征在于，該方法包括下列步驟 (一)通過在火電機組功率控制回路中增加機組主蒸汽壓力、主蒸汽溫度對機組功率影響較大的參數(shù)自適應控制環(huán)節(jié)，達到機組在運行主參數(shù)變化較大時不影響功率控制的調(diào)節(jié)品質(zhì)； 通過計算機組功率調(diào)節(jié)的自適應因子，來自動校正機組功率PID的動態(tài)調(diào)節(jié)參數(shù)，自適應因子為 R=PtXf[h(PT，Ts)](I) Pt—機組主蒸汽壓力； Ts—機組主蒸汽溫度；f[h(PT, Ts)] —機組主蒸汽焓h(PT，Ts)形成的函數(shù)； 機組功率控制采用單回路PID調(diào)節(jié)方式，計算的機組功率自適應因子用于P、I、D變參數(shù)調(diào)節(jié)，或變PID輸入偏差增益方式，實現(xiàn)機組功率的自適應控制 Kp=kl/R(3) T1 = k2 R(4) Td = k3/R(5) 其中，KpU—分別為并聯(lián)型PID調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)、積分時間、微分時間； kl k3—整定的控制參數(shù)； R—機組功率PID調(diào)節(jié)的自適應因子； 對于無PID變參數(shù)的控制系統(tǒng)，采用在PID外的偏差輸入端乘以RO/R實現(xiàn)機組工況的自適應校正，RO為機組額定工況下計算的自適應因子； (二)通過在機組功率調(diào)節(jié)的機組功率信號測量環(huán)節(jié)中增加濾波環(huán)節(jié)，增加機組閉環(huán)調(diào)節(jié)回路的阻尼，避開與電網(wǎng)有功與頻率控制的共振帶，使機組功率控制更穩(wěn)定； 在機組功率控制的測量環(huán)節(jié)加入濾波 Lpv=Filter (L)(6) L-機組功率； Lpv-濾波后的機組功率； (三)通過提出的一種發(fā)電機組的功率振蕩判斷方法，在機組投入閉環(huán)控制時若發(fā)生功率振蕩，可在控制系統(tǒng)中發(fā)出報警并輸出解除機組功率閉環(huán)控制信號，保證機組發(fā)生功率閉環(huán)控制的振蕩后能快速消除振蕩； 采用周期性檢測設定時間內(nèi)機組功率的最大、最小值之差，及此設定時間內(nèi)機組功率控制設定值的最大、最小值之差 Du_LiMAX_LiMIN(7 ) DLs「LiSMAX_LiSMIN(8) DLi一設定時間段i內(nèi)機組功率的最大、最小值之差； Limx一設定時間段i內(nèi)機組功率的最大值； Liira一設定時間段i內(nèi)機組功率的最小值； Dm—設定時間段i內(nèi)機組功率設定值的最大、最小值之差； LisiAx一設定時間段i內(nèi)機組功率設定值的最大值； Lisira一設定時間段i內(nèi)機組功率設定值的最小值；連續(xù)兩次以上的設定時間內(nèi)機組功率最大偏差Du、機組功率設定值最大偏差Dm兩者的差值Dm均超過設定的報警值進行報警，超過設定的保護動作值，輸出保護動作信號，切除相應的機組功率控制回路
全文摘要
一種防止火電機組功率調(diào)節(jié)振蕩的控制方法，步驟為(一)通過提出的在火電機組功率控制回路中增加對機組功率影響較大的參數(shù)自適應控制環(huán)節(jié)，達到機組在運行主參數(shù)變化較大時不影響功率控制的調(diào)節(jié)品質(zhì)；(二)通過增加濾波環(huán)節(jié)，增加機組閉環(huán)調(diào)節(jié)回路的阻尼，避開與電網(wǎng)的共振帶，使機組功率控制更穩(wěn)定；(三)通過汽機調(diào)門DEH控制的線性化校正，提高了汽機調(diào)門線性化水平，促使機組的功率調(diào)節(jié)更平穩(wěn)；(四)在機組投入閉環(huán)控制時若發(fā)生功率振蕩，可在控制系統(tǒng)中發(fā)出報警與輸出解除機組功率閉環(huán)控制信號，在振蕩后能快速消除振蕩。本發(fā)明能夠極大的減少火電機組功率振蕩引發(fā)的電力系統(tǒng)低頻振蕩，具有安全、穩(wěn)定的顯著優(yōu)點。
文檔編號H02J3/38GK102751738SQ201210212880
公開日2012年10月24日 申請日期2012年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月26日
發(fā)明者劉友寬, 盧勇, 唐立軍, 孫鵬, 李萍, 李長更, 杜景琦, 羅恩博, 自云江, 蘇適 申請人:云南電力試驗研究院(集團)有限公司電力研究院, 云南電網(wǎng)公司技術(shù)分公司